2022年軟件設計師計算機體系結(jié)構考點：存儲系統(tǒng)（2）

【考法分析】

一般以選擇題形式考查，要求判斷相關概念描述是否正確，Cache映射方式的對比區(qū)分，Cache映射方式的控制由硬件直接控制。

【要點分析】

1、Cache的相關概念：理論依據(jù)（局部性原理），大小、速度、成本等對比。

Cache的工作原理是基于程序訪問的局部性。對大量典型程序運行情況的分析結(jié)果表明，在一個較短的時間間隔內(nèi)，由程序產(chǎn)生的地址往往集中在存儲器邏輯地址空間的很小范圍內(nèi)。指令地址的分布本來就是連續(xù)的，再加上循環(huán)程序段和子程序段要重復執(zhí)行多次。因此，對這些地址的訪問就自然地具有時間上集中分布的傾向。

Cache 存儲器部分用來存放主存的部分拷貝（副本）信息?？刂撇糠值墓δ苁桥袛?CPU 要訪問的信息是否在 Cache 存儲器中，若在即為命中，若不在則沒有命中。命中時直接對 Cache 存儲器尋址;未命中時，要按照替換原則決定主存的一塊信息放到Cache 存儲器的哪一塊里。

Cache(高速緩存)

作用：提高CPU對主存的訪問速度。Cache是訪問速度最快的層次。

特點：容量小，速度快，成本高

性能分析：若H代表對Cache的命中率，t_c為Cache的讀寫時間，t_m為主存的讀寫時間，則Cache的等效訪問時間t_a為：t_a = Ht_c + (1-H)t_m

2、Cache映射方式：全相聯(lián)、組相聯(lián)、直接相聯(lián)映像的對比（沖突率依次增高，電路復雜度依次降低）。

3.中斷方式

①多中斷信號線法：每個中斷源都有屬于自己的一根中斷請求信號線向著CPU提出中斷請求。

②中斷軟件查詢法：當CPU檢測到一個終端請求新號后，即轉(zhuǎn)入到中斷服務程序去【輪詢】需每個中斷源確定是誰發(fā)出了中斷請求信號

③菊花鏈法：硬件查詢方法。所有的I/O模塊共享一根共同的中斷請求線，中斷確認信號以鏈式在各模塊間相連。當CPU檢測到中斷請求信號時，則發(fā)出中斷確認信號。中斷確認信號依次在I/O模塊間傳遞，直到發(fā)出請求的模塊。該模塊把它的ID送往數(shù)據(jù)線由CPU讀取。

④總線仲裁法：一個I/O設備發(fā)出中斷請求之前，必須先獲取總線控制權。當CPU發(fā)出中斷信號后，該設備把自己的ID發(fā)往數(shù)據(jù)線。

⑤中斷向量表法：保存各個中斷源的中斷服務的【入口地址】

【備考點撥】

由于局部性原理不能保證所請求的數(shù)據(jù)百分之百地在Cache中，這里便存在一個命中率。即CPU在任一時刻從Cache中可靠獲取數(shù)據(jù)的幾率。

【相關考題】

1.在cpu內(nèi)外常需設置多級高速緩存cache，主要目的是( )。

A、擴大主存的存儲容量

B、提高cpu訪問主存數(shù)據(jù)或指令的效率

C、擴大存儲系統(tǒng)的存量

D、提高cpu訪問內(nèi)外存儲器的速度

信管網(wǎng)參考答案及解析：www.shundajiancai.com/st/4171911819.html

2.高速緩存Cache 與主存間采用全相聯(lián)地址映像方式，高速緩存的容量為4MB，分為4 塊，每塊1MB，主存容量為256MB。 若主存讀寫時間為30ns，高速緩存的讀寫時間為3ns，平均讀寫時間為3.27ns，則該高

緩存的命中率為（1）%。若地址變換表如下所示，則主存地址為8888888H時，高速緩存地址為（2）H。

（1）A、90

B、95

C、7

D、99

（2）A、488888

B、388888

C、288888

D、188888

信管網(wǎng)參考答案及解析：http://www.shundajiancai.com/st/78182692.html